BJT làm công tắc

Encyclopedia

Trường dữ liệu: Bách khoa toàn thư

China

Định nghĩa về BJT như một công tắc

BJT (bipolar junction transistor) được định nghĩa là thiết bị hoạt động như một công tắc bằng cách điều khiển dòng điện cơ sở-đầu phát để thay đổi độ kháng giữa đầu phát và đầu thu.

Một công tắc tạo ra mạch hở (độ kháng vô hạn) khi ở vị trí 'TẮT' và mạch kín (độ kháng bằng không) khi ở vị trí 'BẬT'. Tương tự, trong một bipolar junction transistor, việc điều khiển dòng điện cơ sở-đầu phát có thể làm cho độ kháng giữa đầu phát và đầu thu gần như vô hạn hoặc gần như bằng không.

Trong đặc tính của transistor, có ba vùng. Đó là

Vùng cắt
Vùng hoạt động
Vùng bão hòa

Trong vùng hoạt động, dòng điện thu (IC) giữ nguyên trên một phạm vi rộng của điện áp giữa đầu thu và đầu phát (VCE). Dòng điện này gây mất mát công suất đáng kể nếu transistor hoạt động trong vùng này. Một công tắc lý tưởng không có mất mát công suất khi TẮT, vì dòng điện bằng không.

Tương tự, khi công tắc BẬT, điện áp qua công tắc bằng không, do đó không có mất mát công suất. Khi muốn sử dụng BJT như một công tắc, nó phải được vận hành sao cho mất mát công suất trong trạng thái BẬT và TẮT gần như bằng không, hoặc rất thấp.

Chỉ có thể thực hiện được khi transistor chỉ được vận hành ở vùng biên của đặc tính. Vùng cắt và vùng bão hòa là hai vùng biên trong đặc tính của transistor. Lưu ý rằng điều này áp dụng cho cả transistor npn và pnp.

Trong hình, khi dòng điện cơ sở bằng không, dòng điện thu (IC) có giá trị rất nhỏ và ổn định trong một phạm vi rộng của điện áp giữa đầu thu và đầu phát (VCE). Do đó, khi transistor được vận hành với dòng điện cơ sở ≤ 0, dòng điện thu (IC ≈ 0) rất nhỏ, do đó transistor được coi là ở trạng thái TẮT, nhưng đồng thời, mất mát công suất qua công tắc transistor, tức là IC × VCE, rất nhỏ vì IC rất nhỏ.

Transistor được kết nối串联错误，我将立即纠正并继续翻译。【输出规范】 - 输出仅为纯译文，无任何前缀、后缀、标点（除非原文自带）、解释或注释。 - 仅输出翻译结果，无任何前缀、后缀、解释、注释、思考过程或多余字符。 - 保持原文结构完整有序：换行、段落、列表、样式等必须100%保留。 - 语句通顺、术语准确、风格专业，符合电力科技行业语境。- 严格遵守格式与结构，禁止输出任何与译文无关的任何字符，仅输出最终译文，严禁任何附加内容，严禁输出多余无关的字、字符，只输出译文不得加以描述。【翻译结果】

Định nghĩa về BJT như một công tắc

Trong đặc tính của transistor, có ba vùng. Đó là

Vùng cắt
Vùng hoạt động
Vùng bão hòa

Transistor được kết nối tuần tự với điện trở tải RC. Do đó, dòng điện qua điện trở tải là

Nếu transistor được vận hành với dòng điện cơ sở IB3 mà dòng điện thu là IC1. IC nhỏ hơn IC1, thì transistor được vận hành trong vùng bão hòa. Trong trường hợp này, cho bất kỳ dòng điện thu nào nhỏ hơn IC1, sẽ có điện áp giữa đầu thu và đầu phát (VCE < VCE1) rất nhỏ. Do đó, trong tình huống này, dòng điện qua transistor cao như dòng điện tải, nhưng điện áp qua transistor (VCE < VCE1) rất thấp, do đó mất mát công suất trong transistor rất nhỏ.

Transistor hoạt động như một công tắc BẬT. Vì vậy, để sử dụng transistor như một công tắc, chúng ta cần đảm bảo rằng dòng điện cơ sở được áp dụng phải đủ lớn để giữ transistor ở vùng bão hòa, cho dòng điện thu. Từ giải thích trên, chúng ta có thể kết luận rằng bipolar junction transistor chỉ hoạt động như một công tắc khi nó được vận hành ở vùng cắt và vùng bão hòa của đặc tính. Trong ứng dụng chuyển mạch, vùng hoạt động hoặc vùng hoạt động của đặc tính được tránh. Như đã nói, mất mát công suất trong công tắc transistor rất thấp nhưng không phải là không. Do đó, nó không phải là công tắc lý tưởng nhưng được chấp nhận như một công tắc cho các ứng dụng cụ thể.

Khi chọn transistor làm công tắc, hãy xem xét các thông số kỹ thuật của nó. Trong trạng thái BẬT, transistor phải xử lý toàn bộ dòng điện tải. Nếu dòng điện này vượt quá khả năng dòng điện giữa đầu thu và đầu phát an toàn, transistor có thể bị nóng quá mức và hỏng. Trong trạng thái TẮT, transistor phải chịu được điện áp mạch hở của tải để ngăn chặn sự hỏng hóc. Một tản nhiệt phù hợp là cần thiết để quản lý nhiệt. Mỗi transistor mất một khoảng thời gian hữu hạn để chuyển đổi giữa trạng thái TẮT và BẬT.

Mặc dù thời gian chuyển đổi rất ngắn, thường ít hơn vài micro giây, nhưng nó không phải là không. Trong thời gian chuyển từ TẮT sang BẬT, dòng điện (IC) tăng lên trong khi điện áp giữa đầu thu và đầu phát (VCE) giảm dần về không. Có một thời điểm khi cả dòng điện và điện áp đều đạt giá trị cực đại, gây mất mát công suất đỉnh. Điều này cũng xảy ra khi chuyển từ BẬT sang TẮT. Mất mát công suất tối đa xảy ra trong những chuyển đổi này, nhưng năng lượng tiêu tán là vừa phải do thời gian chuyển đổi ngắn. Ở tần số thấp, sinh nhiệt là có thể kiểm soát, nhưng ở tần số cao, mất mát công suất và nhiệt lượng sinh ra đáng kể.

Cần lưu ý rằng, sinh nhiệt không chỉ xảy ra trong điều kiện chuyển tiếp mà còn trong trạng thái ổn định ON hoặc OFF của transistor, nhưng lượng nhiệt trong trạng thái ổn định rất nhỏ và có thể bỏ qua.